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1、企业供电系统及安全用电,电子教案,主编 强高培,人民邮电出版社,中等职业学校电类规划教材 电气运行与控制专业系列,第3章 供配电控制技术,本章的学习目标：,3.1 工厂变配电所,工厂变配电所，按其在供电系统中的作用和地位可分为总降变配电所和车间变电所。 变电所的任务是完成从电力系统接受电能，经过变压，然后分配电能的过程。 配电所的任务是从电力系统接受电能，然后直接分配电能。 所以，工厂变配电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂企业中占有相当重要的地位。,1、变配电所的位置选择,（1）选择的一般原则,1）变配电所的位置要尽量靠近负荷中心，特别是车间变电所更应如此。 2）进出线方便，特别是采用架空线进出
2、线时更应该考虑这一点。 3）应尽量靠近电源侧，特别是工厂总降变电所更要考虑这一点。 4）应尽量避开多尘或有腐蚀性气体等污染源场合，若受限制无法远离时，应选择在污染源的上风侧。 5）尽量避开有剧烈振动的场所周围。,6）尽量不选择在低洼积水场所及其下方。 7）应远离易燃易爆等危险场所，与其他工业建筑物之间要保持一定的防火距离。 8）要考虑运输方便，以便于大件运输设备的进出。 9）选择变电所位置应不妨碍工厂或车间的发展，同时要考虑变电所今后扩建的可能。 其中，靠近工厂负荷中心是最基本的原则。,（2）确定负荷中心的方法 1）负荷指示图,负荷指示图是将负荷按一定比例，用负荷圆的形式标明在工厂或车间的平面
3、图上。,负荷圆的圆心，应与车间建筑物的负荷“重心”（负荷中心）基本相符，如图所示。,工厂的负荷指示图,负荷圆的半径，由车间建筑物的计算负荷可得：,式中：P30车间的计算负荷； K负荷圆的比例，单位为kW/mm2。,2）按负荷功率矩法确定负荷中心,用负荷功率矩确定负荷中心的方法，仅考虑了各负荷的容量和位置，并未考虑各负荷的实际工作时间，计算中考虑各负荷的工作时间都是相同的，因此负荷中心是固定不变的，所以这种方法称为“静态负荷中心计算法”。,如图所示为按负荷功率矩法确定负荷中心：,负荷中心的坐标式为 ：,3）按负荷电能矩法确定负荷中心,在确定负荷中心时，既考虑各负荷的功率，又考虑各负荷的工作时间，
4、即按负荷电能矩来确定负荷中心。这种方法也称为“动态负荷中心计算法”。,按负荷电能矩法确定负荷中心的坐标可由下式求得：,虽然负荷中心是选择变配电所位置的重要因素，但不是唯一因素。且实际的负荷中心是随机变动的，所以负荷中心的确定没有必要进行精确计算。,2 、 车间变配电所的类型,（2）车间附设变电所 如图中2和4是内附设，3和5是外附设。,目前主要有下列几种类型：,（1）独立变电所 如图中1所示。,（3）、车间内变电所 如图中7所示。,（4）、柱上变电台,（5）地下变电所,3 、工厂变配电所的工作职责与维护制度,（1）变配电所运行人员的工作职责： （2）变配电所各级人员的岗位责任： （3）运行人员
5、对变配电所设备的运行管理： （4）变配电所电气设备巡视检查工作规定： （5）变配电所的运行维护制度：,3.2 高压一次设备,1、高压熔断器 高压熔断器是一种保护电器，其主要作用是，当严重过负荷或短路电流通过熔体时，由本身产生的热量将熔体熔断，从而使电路断开，实现了对线路或设备的严重过载和短路保护。 主要优点是结构简单、价格便宜和维护方便。,一次设备是指变配电所一次电路中所有的电气设备。按其功能可分为变换设备、控制设备、保护设备等类型。,（1）RN1和RN2型户内式管式高压熔断器,管式熔断器外形图,熔管剖面示意图,（ 2）RW4型户外式高压跌开式熔断器,高压跌开式熔断器的结构示意图,（2） 高压
6、隔离开关 高压隔离开关主要是起隔离高压电源的作用，以保证其他电气设备的安全检修。,GN24-12型高压户内交流隔离开关的实物图,（3） 高压负荷开关,高压负荷开关是一种可以带负荷合闸的控制电器。它具有简单的灭弧装置，可以熄灭切断负载电流时产生的电弧。,FN3-12系列高压负荷开关,（4） 绝缘子及母线,1）绝缘子 绝缘子又名瓷瓶，它被广泛应用于城乡电网配电装置中，用来支持和固定带电导体，并与地绝缘，或作为带电导体之间的绝缘。,户内支持绝缘子外形,2）母线： 各级电压的变配电所中，进户线的接线端与高压开关柜之间，高压开关柜与变压器之间，变压器与低压开关柜之间都需要用一定截面积的导体将它们连接起来
7、，这种导体称为母线。,（5） 高压断路器 高压断路器是高压装置最重要的电器之一，在电力系统中起着两个方面的作用。 一是控制作用，即根据电力系统运行的需要，将部分电力设备或线路投入或退出运行。 二是保护作用，即在电力设备或线路发生故障时，通过继电保护装置作用于断路器，将故障部分从电力系统中迅速切除，保证电力系统无故障部分的正常运行。,1）高压断路器的分类,高压断路器按其结构和灭弧方法可分为： 空气断路器； 磁吹断路器； 六氟化硫断路器； 真空断路器； 油断路器等。,SN10-10型高压断路器的外形结构图,VS1（ZN63A）-12型户内高压真空短路器外形图,SM6系列六氟化硫断路器的结构外形图,
8、（6） 高压开关柜,将高压电器、测量仪表、保护装置、辅助设备等，按照一定的接线方式组合为一体，构成成套配电装置（亦称高压开关柜），用于发电、输电、配电和电能转换等系统中。 高压开关柜是由一次电气元件，二次控制，保护、测量、调整元件经电气连接，再加上辅件、外壳等组合成的整体。,高压开关柜的分类：,按照柜体结构特点可分为开启式和封闭式,按元件的固定特点可分为固定式和手车式。,按其母线套数可分为单母线和双母线。,开关柜的形式：,固定式高压开关柜：,GG-1A（F）型开关柜外形结构图,手车式（移开式）高压开关柜：,JYN10（F）型手车式开关柜的外形结构图,3.3 低压一次设备,低压一次设备，是指车间
9、变配电所低压侧常用的控制保护电器，包括低压熔断器、低压刀开关、低压断路器、低压配电屏等。,1、低压熔断器,低压熔断器的功能主要是实现低压配电系统的短路保护。 变配电所中用得最多的为无填料密封管式（RM10型）和有填料封闭管式（RT20系列）两种。,（1）RM10型低压无填料密封管式熔断器,RM10型熔断器主要由纤维熔管、变截面锌熔片（熔断体）、触头底座等组成。其熔管的结构和变截面锌熔片如图所示。,1铜圈 2纤维熔管 3铜管帽 4变截面锌熔片 5触刀,（2）RT20系列低压有填料封闭管式熔断器,RT20系列熔断器主要由瓷熔管、瓷底座、栅状铜熔体、弹簧片触头等组成，如图所示。,1瓷底座 2弹簧片
10、3管体 4绝缘手柄 5熔体,NRT16系列有填料封闭管式户内低压熔断器的结构外形图。,2、低压刀开关,（1）隔离刀开关 （2）低压刀熔开关,（3）低压负荷开关,低压负荷开关是指能断开和接通额定负荷电流的开关，是带有简单灭弧装置的一种刀开关。将刀开关与限流熔断器串联组合成一体，装在金属盒内，就构成低压负荷开关（HH系列），亦称铁壳开关，如图3.39所示。,低压负荷开关也是熔断器组合电器，它能有效地通断负荷电流，并能进行短路保护，具有既操作方便，又安全经济的优点。因此，在供电可靠性要求不太高，负荷不大的低压配电系统中仍得到广泛应用。,图3.39 HH系列铁壳开关,3、低压断路器,低压断路器也叫低压
11、自动开关，又称低压自动空气断路器或低压空气开关。它既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和失压时自动跳闸，所以可以把它看成是刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器功能的组合，是一种能自动切断电路故障的控制保护电器。,低压断路器的保护特性曲线,低压断路器结构原理图,1主触头 2锁键 3搭钩（自由脱扣机构） 4转轴 5杠杆 6复位弹簧 7过流脱扣器 8欠压脱扣器 9，10衔铁 11弹簧 12热脱扣器双金属片 13热脱扣器加热电阻丝 14分励脱扣器 15释放按钮,（1）塑料外壳式低压断路器,在照明电路中应用的漏电保护断路器和塑料外 壳直流断路器如图所示。,（2）万能式低压断路器,HA系列智能低压万能
12、式断路器外形结构图。,DW15-830H型万能式断路器和DWX15-630型 万能式限流断路器的外形图 。,DW10型低压断路器交、直流电磁 合闸操作电路。,3.4 电力变压器,电力变压器是电力系统中用来变换电压的设备，它是变电所中最关键的一次设备。,1 、 电力变压器的结构类型,电力变压器的组成： 主要由铁芯、绕组、油箱、冷却装置、保护装置等部分组成。 其中铁芯和绕组构成了变压器的主体部分，称为变压器的器身。,电力变压器外形结构图,2 、 电力变压器的联结组别,联结组号是三相变压器一、二次绕组之间联结和极性关系的一种代号，它表示变压器一、二次绕组对应电压之间的相位关系，又称联结组别。,610
13、kV电力变压器在其低压0.4kV侧为三相四线制系统时，其联结组别主要有Y，yn0和D，yn11（即Y/Y0-12和/Y0-11）两种。,3 、 电力变压器的容量和过负荷能力,（1）电力变压器的额定容量和实际容量,电力变压器的额定容量，是指在规定的环境条件下，室外安装时，在规定的使用年限（一般考虑20年）内能连续输出的最大视在功率（kVA）。,对于室外变压器，其实际容量为：,式中：SNT变压器的额定容量； K0温度校正系数，k0=1.2Q0av/100； Q0av变压器安装地点的平均气温。,对于室内变压器，由于散热条件比较差，使处 在室内的变压器环境温度要比室外温度高出8， 因此其实际容量还要减
14、小8%。将其代入温度校正 系数内，故室内变压器的实际容量为：,。,式中：,（2）变压器的正常过负荷,1）由于昼夜负荷不均匀而考虑的变压器允许过负荷。据典型的日负荷率和最大负荷持续时间，查相关手册得到变压器的允许过负荷系数K0L(1)值 。,2）由于夏季欠负荷而在冬季考虑的变压器过负荷。此项过负荷最多不得超过15%，即 ：,以上两部分过负荷可以同时考虑，即变压器总的过负荷系数，,但是对于室内变压器过负荷最大不能超过20%，即；,对于室外变压器，过负荷最大不能超过30%，即：,因此，变压器在冬季的正常过负荷能力为：,（3）变压器的事故过负荷,有两台变压器并列运行的企业，当发生故障而将其中一台变压器
15、切除时，为了保证对重要负荷的继续供电，则另一台变压器在允许的短时间内，可较大幅度地过负荷运行，但其运行的时间不得超过教材中表3.15所示的规定时间。,3.5 电流互感器和电压互感器,电流互感器又称仪用变流器，电压互感器又称仪用变压器，两者合称互感器。 从基本结构和工作原理而言，互感器是一种特殊用途的变压器，是输变电系统中不可缺少的重要电器。 根据电气量变换的不同，分为电流互感器（CT）和电压互感器（PT）两大类。,互感器的主要用途是：与仪表配合测量线路上的电流、电压、功率和电能；,与继电器配合，对电力线路及变配电设备进行定量保护。,为配合仪表测量和继电保护的需要， 电压互感器将电力系统中的高电
16、压变换成标准的低电压，一般为100V或100/V； 电流互感器将高压系统中的电流或低压系统中的大电流变换成标准的小电流，一般为5A或1A。,互感器的主要功能有两点：,一是安全绝缘；采用互感器作一次电路和二次电路之间的中间元件，使测量仪表和继电器与主电路绝缘，一方面可避免一次侧高电压直接引入仪表、继电器；另一方面又防止二次侧的测量仪表和继电器的故障影响主电路，提高了两方面工作的安全性和可靠性。,二是扩大测量范围，由于仪用互感器二次电压和二次电流均为统一的标准值，使仪表和继电器制造标准化，简化了制造工艺，降低了制造成本，有利于大规模生产。同时采用同一仪表配不同的互感器，相当于扩大了仪表、继电器的使用范围。,1 互感器的结构和工作原理 （1）电流互感器的结构和工作原理,电流互感器结构如图所示，其工作原理与变压器大致相同 。但电流互感器正常运行时，二次侧近似于短路状态，相当于一个短路运行的变压器，二次绕组的额定电流一般为5A。,（2）电压互感器的
